微機(jī)課程設(shè)計

1、棗莊學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書題目：交通燈的設(shè)計學(xué)生1:孫麗梅(201312220136)學(xué)生2:隼亍雨(201312220114)學(xué)生3:王磊(201312220141)學(xué)生4:李萍(201312220120)學(xué)生5:褚金戈(201312220109)學(xué)生6:薛瑩瑩(201312220150)專業(yè)：計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程：微機(jī)原理與接口技術(shù)指導(dǎo)教師：劉彩霞職稱：棗莊學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院制2015年6月6日課程設(shè)計任務(wù)書及成績評定課程設(shè)計的任務(wù)和具體要求任務(wù)：設(shè)計與實現(xiàn)交通燈的控制，主要是模擬十字路口的紅綠燈。按照時間控制原則，利用并行接口和定時器，采用時間中斷方式設(shè)計一套十字路口的交

2、通燈管理系統(tǒng)，通行時間（或禁止時間）30秒，準(zhǔn)備時間3秒，在準(zhǔn)備時間里黃燈閃爍3次，閃爍頻率為0.5秒，周而復(fù)始。要求：利用8255、8253、8259等接口電路，工作在80X86系統(tǒng)上?？删幊滩⑿薪涌谛酒?255A控制可編程定時器計數(shù)器8253控制可編中斷控制器8259控制指導(dǎo)教師簽字：日期：指導(dǎo)教師評語成績:指導(dǎo)教師簽字:日期:課程設(shè)計所需軟件、硬件等系統(tǒng)：Windows7語言：匯編語言開發(fā)工具：MASM課程設(shè)計進(jìn)度計劃起至日期工作內(nèi)容備注2015.5.15-205- 21-5.276- 28-6.027- 03-6.06進(jìn)行可行性研究，完成選題。根據(jù)選題查閱資料、進(jìn)行概要設(shè)計，確定設(shè)計方

3、案。詳細(xì)設(shè)計，實施設(shè)計方案，編寫程序、調(diào)試程序。完成課程設(shè)計（任務(wù)書）的撰寫。參考文獻(xiàn)、資料索引序號文獻(xiàn)、資編著者出版單位料名稱1仁向民.微機(jī)接口技術(shù)實用教程卬.北京：清華大學(xué)出版社.2、劉紅玲，邵曉根.微機(jī)原理與接口技術(shù)M.北京：中國電力出版社.3、江正戰(zhàn)，沈志鴻.三級偏硬考試教程M.江蘇：東南大學(xué)出版社.4、閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)北京：高等教育出版社.5、張雪蘭、譚毓安.匯編語言程序設(shè)計北京：清華大學(xué)出版社.、電路設(shè)計、延時模塊設(shè)計、交通燈主程序設(shè)計六、調(diào)試與分析七、運(yùn)行結(jié)果及說明目錄序言、設(shè)計目的、設(shè)計任務(wù)及目的1、設(shè)計任務(wù)2、設(shè)計內(nèi)容三、設(shè)計原理1、設(shè)計方案理錯誤！未定義書簽。四、設(shè)計

4、總體五、詳細(xì)設(shè)計1312程序源代碼序言隨著科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，理工科大學(xué)生不僅需要掌握計算機(jī)方面的基本理論知識，而且還需要掌握基本的實驗技能及一定的科學(xué)研究能力。微機(jī)原理和接口技術(shù)是一門實踐性強(qiáng)的學(xué)科，不但要求有較高的理論水平，而且還要求有實際的動手能力，其中很多的原量、規(guī)則、現(xiàn)象等僅僅靠學(xué)習(xí)教科書是無法完全掌握的，必須通過實踐才能比較直觀和深刻的理解。本課程設(shè)計的主要目的是提高實踐能力，包括提高匯編等語言的編程能力及對接口等硬件的理解分析能力和設(shè)計接口電路的能力，在進(jìn)行課程設(shè)計的過程中，可以讓學(xué)生體驗分析問題、提出解決方案、通過編程等手段實現(xiàn)解決方案、不斷調(diào)試最終達(dá)到設(shè)計要求的全過程，從而幫助

5、學(xué)生系統(tǒng)地掌握微機(jī)原理的接口技術(shù)的相關(guān)知識，達(dá)到將知識融會貫通的目的。本次課程設(shè)計是培養(yǎng)和鍛煉在校學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識解決實際問題能力、進(jìn)行實際鍛煉能力的重要環(huán)節(jié)，它具有動手、動腦，理論聯(lián)系實際的特點(diǎn)，是培養(yǎng)在大學(xué)生理論聯(lián)系實際、敢于動手、善于動手和獨(dú)立自主解決設(shè)計實踐中遇到的各種問題能力的一種較好方法。通過課程設(shè)計，使學(xué)生鞏固和加深微型計算機(jī)原理理論知識，通過實踐進(jìn)步加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力、綜合設(shè)計及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，同時注意培養(yǎng)學(xué)生實事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和良好的實驗習(xí)慣，為今后工作打下良好的基礎(chǔ)。通過設(shè)計實踐，培養(yǎng)我們查閱專業(yè)資料、工具書或參考書，掌握現(xiàn)代設(shè)計手段和軟

6、件工具，并能以圖紙和說明書表達(dá)設(shè)計思想和結(jié)果的能力。通過設(shè)計，不但要培養(yǎng)和提高我們分析解決具體問題、動腦動手的技術(shù)工作能力，培養(yǎng)良好的設(shè)計習(xí)慣。在此次課程設(shè)計之前老師大概就講了一下課程設(shè)計一些內(nèi)容和基本要求，要求我們可以做軟件實驗也可做硬件實驗。在課程的第一節(jié)課我們先練習(xí)做了一些里的硬件實驗。之后我們就開始自己選擇計的內(nèi)容，在綜合考慮之下我選擇了交通燈設(shè)計。本次交通燈課程設(shè)計采用定時查詢控制的方式進(jìn)行，對兩個方向車輛的通行時間分別計時，可隨意進(jìn)行更改雙向的通行時間。、設(shè)計目的1、了解交通燈管理的基本工作原理2、熟悉8255A并行接口的各種工作方式和應(yīng)用3、學(xué)習(xí)單板方式下擴(kuò)展簡單I/O接口的方法

7、以雙色燈的使用。4、進(jìn)一步學(xué)習(xí)微處理器的編程技術(shù)。5、學(xué)習(xí)和掌握計算機(jī)中常用接口電路的應(yīng)用和設(shè)計技術(shù)，充分認(rèn)識理論知識對應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用，進(jìn)一步加強(qiáng)理論知識與應(yīng)用相結(jié)合的實踐和鍛煉。6、通過這次設(shè)計實踐能夠進(jìn)一步加深對專業(yè)知識和理論知識學(xué)習(xí)的認(rèn)識和理解，使自己的設(shè)計水平和對所學(xué)的知識的應(yīng)用能力以及分析問題解決問題的能力得到全面提高。二、設(shè)計任務(wù)及要求1、設(shè)計任務(wù)主要是模擬十字路口的紅 采用時間中斷方式設(shè)計一套30秒，準(zhǔn)備時間3秒，這次課程設(shè)計的題目是交通燈控制的設(shè)計與實現(xiàn),綠燈。按照時間控制原則，利用并行接口和定時器，十字路口的交通燈管理系統(tǒng)，通行時間（或禁止時間）在準(zhǔn)備時間里黃燈閃爍3次

8、，閃爍頻率為0.5秒，周而復(fù)始?？衫?255、8253、8259等接口電路。踣口 IH1 ihrH2、設(shè)計內(nèi)容城市十字交叉路口紅綠燈控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制東西走向和南北走向的紅綠燈的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換順序，關(guān)鍵是各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換和進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅r間延時，正是基于以上考慮，采用如下設(shè)計，通過設(shè)計實現(xiàn)以下功能：1 .東西方向車輛放行30秒鐘。即東西方向的紅燈和南北方向的綠燈同時點(diǎn)亮30秒鐘；2 .30秒鐘后，南北方向的黃燈閃爍3秒鐘，以警示車輛將切換紅綠燈。此時南北方向仍維持紅燈點(diǎn)亮。3 .南北方向的黃燈閃爍3秒鐘后，轉(zhuǎn)為東西方向放行30秒鐘。即南北方向的紅燈和東西方向的綠燈同時點(diǎn)亮30秒鐘；4 .東西方向

9、放行30秒鐘后，轉(zhuǎn)為東西方向的黃燈閃爍3秒鐘，以警示將切換紅綠燈。此時南北方向仍維持紅燈點(diǎn)亮。5 .東西方向的黃燈閃爍3秒鐘后，再轉(zhuǎn)為南北方向車輛放行30秒鐘。如此循環(huán)重復(fù)。三、設(shè)計原理1設(shè)計方案本次課程設(shè)計要求設(shè)計實現(xiàn)交通燈的功能，剛開始選擇這個課題的時候曾認(rèn)真思考研究過，要實現(xiàn)交通的功能首先要用芯片控制燈的亮滅、顏色控制；其次由于交通燈有計時，就必須要有計時或定時控制，還要有時間的倒計時時顯示，這樣才能符合交通燈的基本功能，經(jīng)過認(rèn)真的思考設(shè)計，根據(jù)自己所學(xué)到的知識制定了以下方案。將8255A控制字設(shè)置為全輸出，利用端口A輸出控制交通燈東西、南北方向紅綠燈的變換，利用延時程序控制各種狀態(tài)顯示

10、的時間。2系統(tǒng)原理本次課程設(shè)計使用到得芯片有8255,8253和8259,使用這些芯片首先應(yīng)該明白了解這些芯片的功能、工作方式以及初始化方式等。2.1、8255的工作原理2.1.1、8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：IJOPA7-PA0lePC7-rc： 4IQ pea psoIQPE7-PE08255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳PA3PA2PA1PA0RD-CCSGND-A1A0PC7PC6FC5PC4PC0PC1PC2PA4PA5PA6PA75WRRESETDOD1D2D3D4D5D6D7VCCPB7PB<5PB5PB4PB31）數(shù)據(jù)總線緩沖器：這是一個雙向三態(tài)的8位數(shù)據(jù)緩沖器，它是8255與微機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線

11、的接口。輸入輸出的數(shù)據(jù)、CPU輸出的控制字以及CPU輸入的狀態(tài)信息都是通過這個緩沖器傳送的。2）三個端口A,B和C：A端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器，個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。B端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸入/輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。C端口包含一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器，一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器（輸入沒有鎖存器）。3）A組和B組控制電路：這是兩組根據(jù)CPU輸出的控制字控制8255工作方式的電路，它們對于CPU而言，共用一個端口地址相同的控制字寄存器，接收CPU輸出的一字節(jié)方式控制字或?qū)口按位復(fù)位字命令。方式控制字的高5位決定A組的工作方式，低3位決定B組的工作方式。對C口

12、按位復(fù)位命令字可對C口的每一位實現(xiàn)置位或復(fù)位。A組控制電路控制A口和C口上半部，B組它來控制把狀態(tài)信息或輸入數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的端口送到CPUo控制電路控制B口和C口下半部。4）讀寫控制邏輯：用來控制把CPU輸出的控制字或數(shù)據(jù)送至相應(yīng)端口，也由2.1.2、8255A的工作方式：方式0基本輸入輸出方式；方式1選通輸入輸出方式;方式2雙向選通輸入輸出方式。ET? 06 D5 D4 D3 D3 DI DOD7不用B 口輸出1輸入友式選擇0方A01方式1需4C匚恒。輸出1輸入A 口。輸出1輸入方式選揮00方式D01方式111方式2D5 D4 D3 D3 DI D0。復(fù)儻1罟俗C 口的位選揮位 D3D3D10

13、 0o o O IQS nn78255工作萬式控制字和C口按位置位/復(fù)位控制字格式2.1.3,引腳信號8255A的引腳如圖1所示，分為數(shù)據(jù)線、地址線、讀/寫控制線、輸入/輸出端口線和電源線。D7DO(databus):三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)線，與CPU數(shù)據(jù)總線連接，用來傳送數(shù)據(jù)。CS(chipselect)：片選信號線，低電平有效時，芯片被選中。Al,AO(POrtaddress:地址線，用來選擇內(nèi)部端口。RD(read):讀出信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)讀出。WR(write)：寫入信號線，低電平有效時，允許數(shù)據(jù)寫入。RESET(reset):復(fù)位信號線，高電平有效時，將所有內(nèi)部寄存器(包括控制寄

14、存器)清0oPA7PAO(portA):A口輸入/輸出信號線。PB7PBO(portB):B口輸入/輸出信號線。PC7PCO(portC):C口輸入/輸出信號線。VCC:+5V電源。GND:電源地線。2.2發(fā)光二極管顯示原理發(fā)光二極管顯示模塊由8255的A口輸?shù)某鰜砜刂瓢l(fā)光二極管的亮滅。在實驗設(shè)計中A口已經(jīng)與發(fā)光二級管連接好了，根據(jù)雙色燈實的結(jié)果可以知道口中PA7PA6PA5PA4PA3PA2PAIPA與發(fā)光二極管鏈接，各口控制的二極管以及各二極管的亮滅及顏色控制如下表所示:東南西北PA7PA3狀態(tài)PA6PA2狀態(tài)PA5PA1狀態(tài)PA4PA0狀態(tài)00黃00黃00黃00黃01綠01綠01綠01綠

15、10紅10紅10紅10紅11滅11滅11滅11滅設(shè)計時在向PA口輸出時一定要根據(jù)上表所示的狀態(tài)來寫入各端口的值，如要想PA口輸出燈的狀態(tài)為東西紅南北綠，則應(yīng)向PA口寫入10100101則可。四、總體設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，要實現(xiàn)交通燈的功能。1、初始狀態(tài)0為東西紅燈，南北紅燈。2、然后轉(zhuǎn)狀態(tài)1南北綠燈通車，東西紅燈。3、過一段時間轉(zhuǎn)狀態(tài)2,南北綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時幾秒，東西仍然紅燈。4、再轉(zhuǎn)狀態(tài)，東西綠燈通車，南北燈燈。5、過一段時間轉(zhuǎn)狀態(tài)4,東西綠燈閃幾次轉(zhuǎn)亮黃燈，延時幾秒，南北仍然紅燈。6最后循環(huán)至狀態(tài)1。在設(shè)計過程中，交通燈會有一閃一滅的情況，亮滅的狀態(tài)之間有一定時間的延時，調(diào)用延時

16、程序，可以體現(xiàn)出交通燈的亮滅的效果。整體實驗設(shè)計思想如下圖所示:五、詳細(xì)設(shè)計1、電路設(shè)計本課題的設(shè)計可通過實驗平臺上的一些功能模塊電路組成，由于各模塊電路內(nèi)部已經(jīng)連接，因此在使用時只要設(shè)計模塊間電路的連接，因此，硬件電路的設(shè)計及實現(xiàn)相對簡單。完整系統(tǒng)的硬件連接如下圖所示。硬件電路由定時模塊、光二極管模塊、數(shù)碼管顯示模塊組成。泗一迎血膘4321-貨59ia_"*1J3l-:一: 一二：一11717/2JTITleTTiT17一、74LS244Ll發(fā)光二極管雙色燈QDDDDSQ總的實驗連線圖2、延時模塊設(shè)計在設(shè)計任務(wù)時，由于期間交通燈閃爍的情況，設(shè)計時先讓交通燈亮，在采用軟件延時的方法來

17、讓其亮一段時間，在設(shè)置讓其滅，再延時后讓其亮，這樣交通燈就會出現(xiàn)一閃一閃的情況了。在設(shè)計軟件延時，利用執(zhí)行一條指令所需要的指令周期來達(dá)到延長時間的目的。其程序設(shè)計如下:NEARCXCX,2FFFHCCCBXBX, 0DDDCXENDPDLYPROCPUSHDDD:MOVCCC:LOOPDECCMPJNEPOPRETDLY3、交通燈主程序設(shè)計8255的初始化設(shè)置：A口輸出，C口輸入，為工作方式0,8255的地址引腳為：200H-208Ho接著向PA口寫入初值將發(fā)光二極管全部變?yōu)榧t色，軟件延時一段時間，向BX寫入時間數(shù)值。判斷BX是否為0o將8255A控制字設(shè)置為全輸出，利用端口A輸出控制交通燈東

18、西、南北方向紅綠燈的變換，利用延時程序控制各種狀態(tài)顯示的時間。DIEQU10HD2EQU200HDATASEGMENT；數(shù)據(jù)段PBDB?DATAENDSSTACKSEGMENTSTACK；堆棧段STADW50DUP(?)TOPEQULENGTHSTASTACKENDSCODESEGMENT；代碼段ASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:PUSHCSPOPDS；8255初始化MOVDX,203H;設(shè)置為全輸出MOVAL,80HOUTDX,ALMOVDX,200HMOVAL,00;清LEDOUTDX,ALMOVDX,200HMOVAL,OFOH;全紅OUTDX,ALMOVBX,7FH

19、CALLDLYBG:MOVAL,01011010B；南北綠，東西紅OUTDX,ALMOVBX,D2CALLDLYMOVCX,03HXH1:ANDAL,0F5H；綠滅OUTDX,ALMOVBX,DICALLDLYORAL,OAH；綠亮OUTDX,ALMOVBX,DICALLDLYLOOPXH1ORAL,OAOH；南北黃，東西紅OUTDX,ALMOVBX,DICALLDLYMOVBX,DICALLDLYMOVAL,10100101B；南北紅，東西綠OUTDX,ALMOVBX,D2CALLDLYMOVCX,03XH2:ANDAL,OFAH；綠滅OUTDX,ALMOVBX,DICALLDLYORAL,

20、05H；綠亮OUTDX,ALMOVBX,DICALLDLYLOOPXH2ORAL,50H；南北紅，東西黃OUTDX,ALMOVBX,DICALLDLYMOVBX,DICALLDLYJMPBGDLYPROCNEAR；延時程序PUSHCXDDD:MOVCX,2FFFHCCC:LOOPCCCDECBXCMPBX,0JNEDDDPOPCXRETDLYENDPCODEENDSENDSTARTDIEQU2H六、調(diào)試記錄與分析在調(diào)試中，剛開始由于對一些芯片不是很了解以及匯編語言用的不是很熟練，所以起初錯誤比較多，要么燈都不顯示，要么燈顯示不全，再要么紅燈綠燈時間分配不合理。剛開始都一頭霧水，通過從網(wǎng)上找資料

21、以及通過老師的指導(dǎo)，總算調(diào)試成功。像燈不顯示或顯示不全，一方面可能由于電路連接出錯或者可能程序沒寫正確都會導(dǎo)致這些錯誤。而黃燈閃爍頻率不合理，比方說黃燈時間很久而綠燈時間很短，這都是時間設(shè)置問題，這些都要通過代碼更改才能實現(xiàn)。七、運(yùn)行結(jié)果及說明初始狀態(tài)為東西紅燈，南北紅燈。過一段時間后，南北方向交通燈變綠，東西仍然紅燈。一段時間后，南北綠燈閃，閃三次后變成黃燈，東西仍為紅燈。一段時間，南北紅燈亮，同時東西方向變成綠燈。同樣，一段時間后，東西綠燈閃，閃三次后變黃燈，南北為紅燈。一段時間又回到南北綠燈，東西紅燈，如此往復(fù)循環(huán)。八、設(shè)計總結(jié)通過本次課程設(shè)計，極大地拓寬了我們的知識面，鍛煉了能力，收獲

22、了很多。我們做的是交通燈的控制，通過查閱了很多資料，了解了許多匯編程序的思想，擴(kuò)展了自己的視野，不再僅僅局限于書本中幾條簡短的程序，而且更重要的是明白寫程序的態(tài)度：仔細(xì)謹(jǐn)慎，精益求精。在程序中添加了黃燈閃爍，更加醒目。另外加入能夠?qū)崿F(xiàn)各路口綠燈顯示時間不同，適應(yīng)在主干道和支線路口中使用。這也使我們懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨(dú)立思考的能力。交通燈雖然是在功能實現(xiàn)上比較簡單，但是還是有些小缺陷的。當(dāng)然在此過程中也出現(xiàn)了好多問題，最終都通過我們大家的共同努力一起解

23、決了，更是讓我們明白了團(tuán)隊之間的合作非常重要。同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。在系統(tǒng)加電調(diào)試中，針對一些問題，熟練掌握了根據(jù)原理分步測試，將錯誤之處縮小的最小范圍內(nèi)。有些在設(shè)計過程中已經(jīng)解決，有些還要待今后慢慢學(xué)習(xí)，只要學(xué)習(xí)就會有更多的問題，有更多的難點(diǎn)，但也會有更多的收獲。由于時間的關(guān)系，原本打算在程序設(shè)計時添加緊急處理情況，使設(shè)計更加接近現(xiàn)實中交通燈的情況，但時間短，設(shè)計較為復(fù)雜，因此就沒有設(shè)計此功能，今后設(shè)計一定會注意的，力求讓程序完美。在以后的生活和學(xué)習(xí)的過程中，我們會把課程設(shè)計的精神帶到生活中，不畏艱難，勇往直前！程序原代碼DI